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Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure ohne Bleikammern und Türme.
Im Stammpatent Nr. 93553 ist ein Verfahren zur Darstellung von Schwefelsäure beschrieben, gemäss dem unter Benutzung mechanischer Mlehapparate nitrose Schwefelsäure von mindestens 540 Bé mit schwefligsäurehaltigen Gasen in feinster Verteilung und in solcher Menge zusammengebracht wird, dass die durch die Anlage fliessende Säure überall und unter allen Umständen nitros bleibt und ferner eine der erzeugten Schwefelsäure ungefähr entsprechende Menge der im Kreislauf befindlichen und neu erzeugten Nitrose abgesondert und zu Handelssäure in beliebiger Weise denitriert wird. In diesem Patent ist angegeben, dass der Gehalt der Nitrose zweckmässig in den Grenzen von 54 und 580 Bé gehalten werden soll. Demgemäss wird die gewonnene Handelssäure ebenfalls in diesen St rkegrenzen anfallen.
Es gibt jedoch zahlreiche Fälle, in denen eine stärkere Säure als 580 Bé erwünscht ist. Es ging daher das Bestreben dahin, durch das Verfahren auch Säure von höherer Grädigkeit zu gewinnen. Da bei dem Verfahren für gewöhnlich eine einheitliche Säuregrädigkeit aufrecht erhalten wird, und durch die Schwefelsäurebildung an sich die Neigung für eine Zunahme der Säurestärke besteht, so wurde bisher, um die erwünschte Säurestärke zu erhalten, entsprechend Wasser in die Anlage zugeführt. Wenn man diese Wasserzufuhr beschränkt, so entsteht von selbst stärkere Säure. Diese stärkere Säure, hat eine grössere Lösungsfähigkeit für nitrose Gase, hält aber auch das zur Schwefelsäurebildung notwendige Wasser stärker gebunden.
Wenn man also mit stärker grädiger Säure den Prozess betreiben will, so ist man von einer gewissen Grädigkeit an gezwungen, auf andere Weise dafür zu sorgen, dass die Bindung des zur Schwefelsäurebildung erforderlichen Wassers gelockert wird. Dies geschieht dadurch, dass man
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erforderlich. Die Temperaturerhöhung erzielt man einfach dadurch, dass man die Säure, die durch die Reaktionswärme sich erwärmt, weniger kühlt.
Eine weitere Möglichkeit mit höhergrädiger Säure zu arbeiten, besteht darin, dass man eine sogenannte Doppelringberieselung einführt. Diese besteht darin, dass man den vordersten Teil der Anlage, d. h. diejenigen Misehräume, in die die schwefligsäurehaltigen Gase zuerst eintreten und den hintersten Teil der Anlage, also die Mischvorrichtungen am Ausgang, mit hochgrädiger Säure berieselt, während der mittlere Teil mit schwächerer Säure (über 540 Bé) berieselt wird. Beide Säuren müssen dann natürlich in verschiedenen Behältern immer wieder vereinigt werden, damit eine Vermischung nicht stattfindet.
Die Folge dieser Berieselungsart ist nun die, dass die hochgrädige Säure in den von ihr durchflossenen Mischapparaten die auftretenden nitrosen Gase sehr vollkommen und rasch absorbiert und hochprozentige Nitrose bildet. Diese hochprozentige nitrose Schwefelsäure übt natürlich infolge ihres hohen Nitrosegehalts in den ersten Mischapparaten eine sehr starke Oxydationswirkung aus, die eine weitere Beschleunigung des Prozesses bewirkt. Anderseits wirkt die schwächere Säure in dem mittleren Teil der Anlage fördernd auf die Schwefelsäurebildung infolge ihres höheren Wassergehaltes und der lockerer gebundenen Stickoxyde, zumal die starke Säure in den ersten Mischapparaten den Wassergehalt der schwefligsäurehaltigen Gase fast vollständig absorbiert hat.
Durch diese geteilte Berieselung gelingt es, sehr hochgrädige Säure, unter Umständen über 600 Bé zu gewinnen, anderseits eine zu hohe Temperatur in der Anlage, insbesondere in den mittleren Kästen zu vermeiden.
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Die Durchführung des Verfahrens mit verschiedengrädiger Säure gestattet nun noch eine weitere Ausbildung, die eine überraschend grosse Beschleunigung des Reaktionsverlaufes bewirkt. Dieses neue Ausführungsform des Verfahrens besteht in folgendem :
Angenommen eine Anlage von mehreren Einheiten (Mischvorrichtungen) dient zur Durchführung des Verfahrens. In die erste Mischvorrichtung gelangen die schwefligsäurehaltigen Gase, und die Misehvorrichtungen werden aus einem gemeinsamen Nitrosebehälter in der Art berieselt, dass jeder Mischvorrichtung eine bestimmte Menge Nitrose zufliesst und die aus jeder Mischvorrichtung abfliessende Nitrose in einen gemeinsamen Behälter zurückgeführt wird, wo die Säure sich wieder mischt und den Kreislauf von neuem beginnt.
Soweit entspricht der Vorgang genau der Verfahrensweise gemäss dem Stammpatent. Während nun nach dieser bisherigen Verfahrensweise die Gase durch so viel Misch-
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vollständig oxydiert und gleichzeitig die in das Gas infolge der Reaktion übergetretenen Stickstoffoxyde von der'Berieselungssäure aufgenommen sind, findet nach der neuen Ausführungsform nach einer bestimmten Anzahl Mischvorrichtungen, etwa drei oder mehr, insoweit eine Änderung statt, als nunmehr durch Zuführung des gesamten Reaktionswassers in die eine Mischvorrichtung plötzlich die Nitrose soweit in ihrer Säuregrädigkeit erniedrigt wird, dass sie zwar nicht vollständig aber doch sehr weitgehend von ihrem Nitrosegehalt befreit (denitriert) wird.
Infolgedessen treten in das Gas grosse Mengen nitroser Dämpfe über, die nun eine sehr rasche und vollständige Oxydation des darin noch befindlichen S02 bewirken, was auch durch die starke Wasserzufuhr zu der Säure, die den Gasen in der Mischvorrichtung entgegengespritzt wird, noch unterstützt wird. Die Gase verlassen die Misehvorrichtung, in der dieser Vorgang stattfand, praktisch frei von SOn dafür stark stickstoffhaltig. Es muss daher jetzt dafür gesorgt werden, dass diese Stickstoffverbindungen von Schwefelsäure festgehalten werden. Dazu ist nötig, dass den Gasen bei entsprechender Verlangsamung ihrer Bewegung erst eine gewisse Zeit gegeben wird, ihren Sauerstoffgehalt auf die Stickstoffoxyde einwirken zu lassen.
Dies geschieht entweder dadurch, dass man die Gase nach Verlassen der letzten Mischvorrichtung in einen kammerartigen leeren Raum einführt, oder sie durch eine genügend lange Leitung führt, oder in anderer geeigneter Weise. Dann schliesst sich eine Absorptionsanlage beliebiger Art an, in der die Gase ihre Stickstoffsauerstoffverbindungen an starke Schwefelsäure unter Nitrosebildung abgeben. Es können für diesen Zweck mit starker nitrosehaltiger bzw. nitrosefreier Schwefelsäure berieselte Einrichtungen bekannter Art oder Walzenkästen benutzt werden.
Bei der neuen Ausführung des Verfahrens wird der das Hauptteil des S02-Gehaltes wie nach dem Stammpatent in den ersten Mischvorrichtungen der Anlage rasch aufgearbeitet und der verdünnte Rest durch die plötzliche Einwirkung der mittels Wasser freigemachten Stickstoffverbindungen fast augen- blicklich oxydiert.
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1. Ausführungsform des Verfahrens nach Stammpatent Nr. 93553 zur Herstellung von Schwefelsäure ohne Bleikammern und Türme, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berieselung der Anlageeinheiten (Mischvorrichtungen) eine nitrose Schwefelsäure von über 58 Ö Bé benutzt wird, die nötigenfalls auf höherer Temperatur erhalten wird.
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Process for the production of sulfuric acid without lead chambers and towers.
The parent patent No. 93553 describes a process for the preparation of sulfuric acid, according to which nitrous sulfuric acid of at least 540 Bé is brought together with gases containing sulfuric acid in the finest distribution and in such an amount that the acid flowing through the system is everywhere and below all Under certain circumstances, nitrous remains and, furthermore, an amount of the newly generated nitrous in the cycle approximately corresponding to the sulfuric acid produced is secreted and denitrated to commercial acid in any way. In this patent it is stated that the content of nitrous should expediently be kept within the limits of 54 and 580 Bé. Accordingly, the commercial acid obtained will also be obtained within these strength limits.
However, there are numerous cases where an acid stronger than 580 Be is desired. The endeavor was therefore to obtain acid of higher gravity by the process. Since the process usually maintains a uniform degree of acidity, and the formation of sulfuric acid itself tends to increase the acid strength, so up to now, water has been added to the system in order to obtain the desired acid strength. If you limit this water supply, stronger acid is produced by itself. This stronger acid has a greater dissolving power for nitrous gases, but also keeps the water necessary for the formation of sulfuric acid more strongly bound.
So if you want to operate the process with stronger acidity, you are forced from a certain degree onwards to ensure that the binding of the water required for the formation of sulfuric acid is loosened. This is done by being
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required. The temperature increase is achieved simply by cooling the acid less, which is heated by the heat of reaction.
Another possibility of working with higher-grade acid is to introduce a so-called double ring sprinkling. This consists of the fact that the foremost part of the system, i.e. H. those mixed rooms into which the sulphurous acid-containing gases enter first and the rearmost part of the system, i.e. the mixing devices at the exit, is sprinkled with high-grade acid, while the middle part is sprinkled with weaker acid (over 540 Bé). Both acids then of course have to be combined again and again in different containers so that they do not mix.
The consequence of this type of sprinkling is that the high-grade acid in the mixing apparatus through which it flows absorbs the nitrous gases very completely and quickly and forms high-percentage nitrous oxide. This high-percentage nitrous sulfuric acid naturally has a very strong oxidizing effect due to its high nitrous content in the first mixer, which further accelerates the process. On the other hand, the weaker acid in the middle part of the system promotes the formation of sulfuric acid due to its higher water content and the loosely bound nitrogen oxides, especially since the strong acid in the first mixing apparatus has almost completely absorbed the water content of the gases containing sulfuric acid.
This split sprinkling makes it possible to obtain very high-grade acid, possibly over 600 Bé, and on the other hand to avoid too high a temperature in the system, especially in the middle boxes.
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Carrying out the process with different degrees of acid now allows a further development which causes a surprisingly great acceleration of the course of the reaction. This new embodiment of the method consists in the following:
Assume a system of several units (mixing devices) is used to carry out the process. The gases containing sulphurous acid enter the first mixing device, and the mixing devices are sprinkled from a common nitrous tank in such a way that a certain amount of nitrous flows into each mixing device and the nitrous flowing out of each mixing device is returned to a common tank, where the acid mixes again and the cycle begins again.
So far, the process corresponds exactly to the procedure according to the parent patent. While, according to this previous procedure, the gases
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completely oxidized and at the same time the nitrogen oxides which have passed into the gas as a result of the reaction are taken up by der'Berieselungsäure, according to the new embodiment, after a certain number of mixing devices, about three or more, a change takes place, as now by feeding the entire water of reaction into the a mixing device the nitrous is suddenly lowered in its acidity so that it is not completely but very largely freed of its nitrous content (denitrated).
As a result, large amounts of nitrous vapors pass into the gas, which now cause a very rapid and complete oxidation of the SO2 still in it, which is also supported by the strong water supply to the acid which is sprayed against the gases in the mixing device. The gases leave the mixing device, in which this process took place, practically free of SOn but with a high nitrogen content. It must therefore now be ensured that these nitrogen compounds are retained by sulfuric acid. For this it is necessary that the gases are given a certain amount of time to allow their oxygen content to act on the nitrogen oxides when their movement is slowed down accordingly.
This is done either by introducing the gases into a chamber-like empty space after leaving the last mixing device, or by leading them through a sufficiently long line, or in another suitable manner. This is followed by an absorption system of any kind, in which the gases release their nitrogen-oxygen compounds to strong sulfuric acid with the formation of nitrous. For this purpose, devices of a known type or roller boxes sprinkled with strong nitrous or nitrous-free sulfuric acid can be used.
With the new version of the process, the main part of the SO2 content is quickly processed in the first mixing devices of the plant, as in the parent patent, and the diluted remainder is oxidized almost instantaneously by the sudden action of the nitrogen compounds released by the water.
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1st embodiment of the process according to parent patent no. 93553 for the production of sulfuric acid without lead chambers and towers, characterized in that a nitrous sulfuric acid of over 58 Ö Bé is used to sprinkle the system units (mixing devices), which is obtained at a higher temperature if necessary.